Учебное пособие для факультета спо

4. 
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
 
Напомним, что в
электрохимических процессах
с помощью электри-
ческой энергии осуществляется разложение химических соединений и их 
разделение в жидкой среде под действием электрического поля (электролиз, 
гальванотехника, анодная электрохимическая обработка). В сельскохозяй-
ственном производстве электрохимические технологии наиболее широко 
связаны с водой (например электродные водогрейные установки). Поэтому 
рассмотрим основы электропроводности воды.
Вода без примесей практически не проводит электрический ток. Её 
проводимость σ при 20
°С составляет около 0,03·10
3
O
м
1
·м
1
, в то же время 
проводимость меди составляет 0,6·10
4
Ом
-1
·м
1
. Электропроводность "обыч-
ной" воды обусловлена наличием растворенных солей, кислот, щелочей, мо-
лекулы которых диссоциируют на ионы.
На электропроводность воды значительное влияние оказывает ее тем-
пература, так как с ростом температуры усиливается тепловое движение мо-
лекул воды и в связи с
этим увеличивается степень электролитической дис-
социации молекул растворенных солей. Число ионов в каждой единице объ-
ема возрастает и проводимость воды растет прямо пропорционально темпе-
ратуре. В зависимости от температуры без учета парообразования удельная 
проводимость воды определяется уравнением Шлиндбауэра:
)]
20
t
(
1
[
20
t
, 
где σ
20
удельная проводимость воды при 20
°С;
α
температурный коэффициент (0,025–
0,035), 
1/°С.
Удельное сопротивление воды в зависимости от температуры 
t
будет 
иметь вид:
)
20
t
(
1
)]
20
t
(
1
[
20
20
20
, 
и для α = 0,025 получим применяемую в практических расчетах формулу
,
20
40
20
t
где 
ρ
20
удельное сопротивление воды при 20
°С.
Значительное влияние на удельное сопротивление воды при работе 
электродных установок в режиме кипения оказывает парообразование. Пар 
не проводит электрического тока и его появление в воде ведет к повышению 
удельного сопротивления.
1
в
в
см
k
j
e
а
, 
где ρ
см
удельное сопротивление пароводяной смеси между 
электродами, Ом·м;
ρ
в
удельное сопротивление воды без учета парообразования, Ом·м;
a
постоянная электролита (для воды а
= 0,925); 
k
1
коэффициент, учитывающий влияние давления в котле (для котлов,

---

60 
используемых
в сельскохозяйственном производстве 
k
1
= 1,5·10
4
); 
j
плотность тока, А/м
2
; 
e
основание натуральных логарифмов.
При подаче постоянного напряжения на измерительный сосуд происхо-
дит разделение электрических заряженных частиц (ионов) воды, солей и ор-
ганических коллоидных включений, которые устремляются к электродам, 
имеющим противоположный потенциал по сравнению с их собственным. 
При этом на каждом из электродов образуется двойной электрический слой 
из ионов, расположенных в один ряд непосредственно у электрода и диффуз-
ной части слоя, нарушаемой тепловым движением молекул воды и ионов, а 
также взаимным отталкиванием одноименных ионов. Такое строение двой-
ного слоя препятствует прохождению ионов в приэлектродной области, что 
приводит к
увеличению сопротивления воды постоянному току по сравне-
нию с переменным. Процесс образования двойных электрических слоев в 
данном случае аналогичен процессу заряда конденсатора, одна из обкладок 
которого представляет собой поверхность металла, а другая 
слой ионов в 
воде у поверхности металла. В воде природных источников всегда присут-
ствуют органические коллоидные
частицы, которые, как правило, имеют от-
рицательный заряд. Под действием электрического поля эти частицы пере-
мещаются к катоду и образуют вблизи него неравновесный объемный заряд, 
который препятствует движению отрицательных ионов к катоду. Обнару-
жить наличие неравновесного заряда коллоидных частиц можно с помощью 
измерительного сосуда с коаксиальной системой электродов. Противодей-
ствие этого заряда также выразится в увеличении сопротивления электрод-
ной системы.
Таким образом, общее сопротивление электродной системы постоянному 
току будет складываться из суммы четырех сопротивлений (рисунок 
4.1 
а
). 
+
+
+
- -
-
R
д
.
а
.
R
н
R
ж
R
д
.
к
.
R
ж
R
з
R
ж
d
з
d
c
R
з
a
)
б
)
в
)
Рисунок 
4.1
Схема замещения сопротивления электродной системы 
постоянному току
дк
ж
н
да
R
R
R
R
R
, 
где 
R
да
сопротивление, обусловленное двойным электрическим слоем на 
аноде;
R
н 
сопротивление, обусловленное наличием объемного заряда колло-
идных частиц;